【系统发育】摘PAMl学习笔记_蜗牛
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生物中的系统生物学知识点系统生物学是一门研究生物系统及其组织、功能和相互作用的学科,它结合了生物学、数学、计算机科学、物理学等多个学科的知识和方法。
在生物学的各个领域中,系统生物学的概念和方法被广泛应用,以帮助我们深入理解生物系统的运作原理、预测生物现象的发生和发展。
本文将介绍几个生物中的系统生物学知识点。
1. 基因调控网络基因调控网络是指在细胞中控制基因表达的复杂网络结构。
这些网络包含大量基因、转录因子和其他调控分子,通过相互作用和信号传递来调整基因的活性。
系统生物学的研究方法可以帮助我们分析基因调控网络的结构和功能,从而揭示基因组中各个基因的相互调控关系,以及这些调控关系对于细胞功能和生物过程的影响。
2. 代谢网络代谢网络是指细胞中各种化学反应之间的相互关系网络。
通过分析代谢网络的拓扑结构和调控机制,可以揭示细胞物质代谢的规律和特点。
系统生物学的方法可以帮助我们构建和模拟代谢网络,进而预测细胞代谢通路的运行状态,从而为药物设计、生物工程和农业生产等方面提供理论依据。
3. 蛋白质相互作用网络蛋白质相互作用网络描述了蛋白质之间的相互作用关系。
蛋白质相互作用是细胞中生物分子之间重要的相互作用形式,对于维持细胞的结构和功能起着关键的作用。
系统生物学的方法可以帮助我们构建和分析蛋白质相互作用网络,进一步了解蛋白质相互作用的动态变化和生物学功能,为疾病的诊断和治疗提供新的思路和方法。
4. 生物信号传导网络生物信号传导网络是细胞内外信息传递的一种特殊网络结构。
在这个网络中,各种信号分子通过受体和信号通路传递,最终调控细胞的生理和病理过程。
系统生物学的方法可以帮助我们分析和建模生物信号传导网络的动态行为,以及信号通路中各个分子之间的相互作用关系,从而揭示细胞的信号调控机制。
5. 生物系统建模与仿真生物系统建模与仿真是系统生物学的关键技术之一。
通过数学模型和计算机模拟,可以对生物系统进行定量分析和研究。
这些模型可以用来预测生物系统的稳定性、动态行为和响应特性,以及在不同条件下的响应和变化。
普通生物学笔记(陈阅增)普通生物学讲课文本绪论思考题:1.生物的分界系统有哪些?2.生物的基本特征是什么?3.什么是动物学?4.什么是细胞学说?其意义是什么?5.学习和研究动物学有哪些方法?一、生物分界:物质世界是由生物和非生物二部分组成。
非生物界:所有无生命的物质,如:空气、阳光、岩石、土壤、水等。
生物界:一切有生命的生物。
非生物界组成了生物生存的环境。
生物和它所居住的环境共同组成了生物圈。
生物的形式多样,种类繁多,各种生物在形态结构、生活习性及对环境的适应方式等方面有着千差万别,变化无穷,共同组成了五彩缤纷而又生机勃勃的生物界。
最小的生物为病毒,如细小病毒只有20nm纳米,它是一种只有1600对核苷酸的单一DNA 链的二十面体,没有蛋白膜。
最大的有20-30m长的蓝鲸,重达100多吨。
(一)生物的基本特征1.除病毒以外的一切生物都是由细胞组成。
构成生物体的基本单位是细胞。
2.生物都有新陈代谢作用。
同化作用或称合成代谢:是指生物体把从食物中摄取的养料加以改造,转换成自身的组成物质,并把能量储藏起来的过程。
异化作用或称分解代谢:是指生物体将自身的组成物质进行分解,并释放出能量和排出废物的过程。
3.生物都有有生长、发育和繁殖的现象。
任何生物体在其一生中都要经过从小到大的生长过程。
在生长过程中,生物的形态结构和生理机能都要经过一系列的变化,才能从幼体长成与亲代相似的个体,然后逐渐衰老死亡。
这种转变过程总称为发育。
当生物体生长到一定阶段就能产生后代,使个体数目增多,种族得以绵延。
这种现象称为繁殖。
4.生物都有遗传和变异的特性:生物在繁殖时,通常都产生与自身相似的后代,这就是遗传。
但两者之间不会完全一样,这种不同就是变异。
生物具有遗传性才能保持物种的相对稳定和生物类型间的区别。
生物的变异性才能导致物种的变化发展。
(二)动物的基本特征:动物自身不能将无机物合成有机物,只能通过摄取食物从外界获得自身建设所需的营养。
一、绪论1.发育生物学:是应用现代生物学的技术研究生物发育机制的科学。
它主要研究多细胞生物体的从生殖细胞的发生、受精、胚胎发育、生长到衰老和死亡,即生物个体发育中生命现象发展的机制。
镶嵌发育:合子的细胞核含有大量特殊的信息物质——决定子,在卵裂的过程中这些决定子被平均分配到子细胞中去控制子细胞的发育命运。
细胞的命运实际上是由卵裂时所获得的合子核信息早已预定的。
这一类型的发育我们称之为镶嵌发育。
胚胎诱导:是指在胚胎发育过程中,相邻细胞或组织间通过相互作用,决定其中一方或双方细胞的分化方向。
图式形成:胚胎细胞形成不同组织、器官和构成有序空间结构的过程。
形态模式:各门动物都具有区别于其他动物特有的解剖学特征,这些特有的解剖学结构内在的排列称为形态模式。
调整发育:胚胎为保证正常的发育,可以产生胚胎细胞位置的移动和重排,这样的发育为调整发育。
2.发育生物学的发展基础及过程如何?研究哪些问题?答:发展基础:胚胎学、遗传学、细胞生物学。
发展过程:形态→机理组织器官→细胞→分子它主要研究多细胞生物体从生殖细胞的发生、受精、胚胎发育、生长到衰老和死亡,即生物个体发育中生命现象发展的机制。
同时,也研究生物种群系统发生的机制。
3.细胞学说对发育生物学发展的作用?答:细胞学说改变了胚胎发育和遗传的概念:19世纪30年代末:德国Mathias Schleiden和Theodor Schwann提出细胞学说。
1840, August Weismann提出了生殖细胞论,认为后代个体是通过精子和卵子继承亲本描述躯体特征的信息;卵子是一个细胞,其分裂产生的细胞可分化出不同组织,从而否定了先成论。
19世纪70-80年代,Oscar Hertwig兄弟对海胆受精卵的观察发现,受精卵含有两个细胞核,并最终合并为一个细胞核,表明细胞核含有遗传的物质基础。
19世纪末,染色体的发现和发现染色体数目在发育中的变化规律,使孟德尔遗传定律有了物质基础。
1.什么是Branch model?PAML与 Branch model ——以灵长目动物溶菌酶编码基因适应性进化分析为例解读Branch ModelBranch model是PAML软件CODEML程序中通过likelihood ratio test (LRT)进行不同支系间(lineages)适应性进化检测的一种模型。
该模型通过限制(constraint)系统发育树中不同分支上的omega(dN/dS)值的异同,并对不同的限制进行显著性分析(PAML软件中的Chi2程序),进而得到较为可靠地分析结果。
在该法提出之前,不少学者通过简约法(parsimony method)或者似然法(likelihood method)先重建祖先序列(ancestral sequence),然后通过对构建的祖先序列的omega值估算进而预测不同支系的适应性进化特征。
诸如Prof. Messier等对于灵长目动物溶菌酶的分析便是如此。
Prof.Yang认为,从统计学的角度而言,这种将预测的数据当做真实观测数据的分析理念存在一定的随机误差(random errors)和系统误差(systematic errors), 本身并不是一种严谨的统计学方法。
Prof.Yang 所提出的Branch model巧妙地避开了直接利用ancestral sequence进行支系间适应性进化检测的流程,而是通过平均统计每一个节点(each node)中可能的ancestral sequence,根据其相对发生似然率(relative likelihoods of occurance)进行加权分析。
此外,Branch model还考虑到了(take into account)密码子转移/颠换速率偏差(transition/transversion rate bias)和非均匀密码子(nonuniform condon usage)这些与omega值计算有着显著关系的影响因素。
实习五:系统发育分析-PHYLIP,MEGA, MrBayes学号姓名专业年级实验时间提交报告时间实验目的:1. 学会使用PHYLIP,MEGA和MrBayes构建进化树2. 学会分析建树结果,体会各种方法差异实验内容:系统发育(phylogeny)也称系统发展,是与个体发育相对而言的,它是指某一个类群的形成和发展过程。
系统发育学的目的是研究进化关系,系统发育分析就是要推断或者评估这些进化关系。
通过系统发育分析所推断出来的进化关系一般用分枝图表(进化树)来描述,这个进化树就描述了同一谱系的进化关系,包括了分子进化(基因树)、物种进化以及分子进化和物种进化的综合。
多序列比对的目标是发现多条序列的共性。
本次实验旨在使用PHYLIP,MEGA和MrBayes构建进化树,并通过分析构树的结果,了解各方法的差异性。
作业:1. List the title of the orthologous nucleotide and protein sequences you found from Practice 1. Build phylogenetic trees with PHYLIP, MEGA and MrBayes respectively. Make a simple comparison the trees you have got, and try to explain the difference.核酸序列使用的是来自Trifolium repens(白车轴草)硬粒小麦(Triticum durum)Camellia sinensis(山茶)Cicer arietinum (鹰嘴豆)及Glycine max(大豆)dehydrin的编码脱水素(dehydrin)的DNA序列,这些物种将分别以TF,TC,Cam,Cic及Gly表示;首先对于PHYLIP中的关系,通过五种算法的构树结果可以发现其树形的差异不大。
重点:1. 掌握发育生物学的概念发育生物学(developmental biology)是应用现代生物学的技术研究生物的生殖、生长和分化等发育本质的科学。
2. 掌握发育生物学研究的对象和任务①发育生物学主要研究多细胞生物体从生殖细胞的发生、受精、胚胎发育、生长、衰老和死亡,即生物个体发育 (ontogeny) 中生命过程发展的机制;②生物种群系统发生(systematics development) 的机制。
发育生物学的研究任务一个单细胞受精卵如何通过一系列的细胞分裂和细胞分化产生有机体的所有形态和功能不同的细胞,这些细胞又如何通过细胞之间的相互作用共同构建各种组织和器官,建成一个有机体并完成各种发育过程的。
阐明个体发育机制的核心问题是弄清遗传信息以何种方式编码在基因组上,DNA上的一维信息又是如何控制生物体的三维形态结构的构建和生命现象的发展。
3.动物发育的主要特征(1 ) 个体发育的特征;生物个体发育的特征是具有严格的时间和空间的次序性,这种次序性由发育的遗传程序控制。
发育是有机体的各种细胞协同作用的结果,也是一系列基因网络性调控的结果。
在发育的过程中涉及多种生命现象,如细胞分裂,细胞分化,细胞迁移,细胞凋亡,生长、衰老和死亡等。
(2 ) 个体发育的功能生物个体发育有两个主要的功能:①产生细胞的多样性并使各种细胞在本世代有机体中有严格的时间和空间次序性;②保证世代的交替和生命的连续。
4.动物发育的基本规律(1)受精新个体的生命开始于两性配子(gamete)——精子(sperm)和卵子(ovum)的融合,这个融合过程称为受精(fertilization)。
(2) 胚胎发育——形成幼体通过受精激活发育的程序,受精卵开始胚胎发育。
大多数动物要经过卵裂、原肠胚形成、神经胚形成(neurulation)、器官形成(organogenesis)等几个主要的胚胎发育阶段才能发育成为幼体。
(3)生长发育——成体 (4)衰老与死亡5. 了解后成论和先成论的基本内容后成论;胚胎是由简单到复杂逐渐发育形成的,这个理论后来称为后成论。
名词解释1个体发育:多细胞生物从生殖细胞的发生、受精、胚胎发育、生长、衰老和死亡是一个缓慢和逐渐变化的过程,我们称这个过程为个体发2系统发生:研究生物种群的发生发展以及进化的机制。
3诱导:诱导是指一类组织与另一类组织的相互作用,前者称为诱导者,后者称为反应组织。
4卵裂(cleavage):受精卵经过一系列的细胞分裂将体积极大的卵细胞质分割成许多较小的、有核的细胞,形成一个多细胞生物体的过程称为卵裂。
5原肠作用(gastrulation):是胚胎细胞剧烈的、高速有序的运动过程,通过细胞运动实现囊胚细胞的重新组合。
6图式形成:胚胎细胞形成不同组织、器官,构成有序空间结构的过程称为图式形成7生殖质(germ plasm):有些动物的卵细胞质中存在着具有一定形态结构、可识别的特殊细胞质。
生殖质由蛋白质和RNA组成,定位于卵质的特殊区域。
8细胞分化(cell differentiation):从单个全能的受精卵产生各种类型细胞的发育过程叫细胞分化。
9定型(commitment):细胞在分化之前,会发生一些隐蔽的变化,使细胞朝特定方向发展,这一过程称为定型。
10 特化(specification):当一个细胞或者组织放在中性环境如培养皿中可以自主分化时,就可以说这个细胞或组织发育命运已经特化。
11决定(determination):当一个细胞或组织放在胚胎另一个部位培养可以自主分化时,可以说这个细胞或组织已经决定12 形态发生决定子:也称为成形素或胞质决定子,存在于卵细胞质中的特殊物质,能够制定细胞朝一定方向分化,形成特定组织结构。
13 胞质隔离(cytoplasmic segregation):形态发生决定子在卵细胞质中呈一定形式分布,受精时发生运动,被分隔到一定区域,并在卵裂时分配到特定的裂球中,决定裂球的发育命运。
这一现象称为胞质定域.胞质定域也称为胞质隔离或胞质区域化或胞质重排。
14 自主特化(autonomous specification):卵裂时,受精卵内特定的细胞质分离到特定的分裂球中,裂球中所含有的特定胞质决定它发育成哪一类细胞,细胞命运的决定与临近的细胞无关。
实习四: 系统发育分析-PHYLIP, MEGA, MrBayes实习目的1. 学会使用PHYLIP,MEGA和MrBayes构建进化树2. 学会分析建树结果,体会各种方法差异实习内容:一、PHYLIPPHYLIP网址: /PHYLIP.htmlPHYLIP是一个免费的系统发育树构建软件,它的功能比较全面,可用距离法、最大简约法和最大似然法分别进行建树,还可以对进化树可靠性进行检验。
PHYLIP没有多序列比对功能,所以先要用其它序列比对软件完成序列比对,并保存为phy格式后,才可提交给PHYLIP 进行分析。
1.1 比对序列的准备1.将教学材料里demo sequence.zip文件解压到D盘根目录下,分别用其中的mRNA和protein序列学习进化树构建。
首先我们用实习2学过的多序列比对软件对序列进行比对。
这里以CLUSTAX为例来说明。
强烈建议:将你的所有同源核酸(或蛋白质)序列存到一个文本文档里,将”>”之后那行只保留物种名称,或物种名称_蛋白(或基因)名称,方便后面分析比较。
2.用CLUSTALX进行多条序列比对,在Alignment - output format option选中PHYLIP 格式,对序列进行比对(Alignment - Do complete alignment)。
将生成的phy文件保存,此文件可以用写字板打开浏览,里面内容是多条序列比对结果。
(Figure 1.1)Figure 1.1 用clustalx进行多条序列比对及生成的phy文件3.双击解压PHYLIP-3.69.zip文件,得到三个文件夹,其中doc文件夹里是关于所有PHYLIP 子程序的使用说明,exe文件夹里是直接可以使用的可执行程序,src文件夹里是所有程序的源代码。
4.打开PHYLIP的exe文件夹,将上步保存的phy文件复制到exe文件夹中。
5.上课时我们是先将序列用某种方法建树后,然后做bootstrap检验,看树的可靠性。
系统发育详解下载温馨提示:该文档是我店铺精心编制而成,希望大家下载以后,能够帮助大家解决实际的问题。
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大一下册生物发育生理学基础课程笔记一、引言生物发育生理学是生物学中的一个重要分支,它研究生物体从受精到成熟的整个发育过程。
作为大一下册的生物发育生理学基础课程,本课程旨在帮助学生理解和掌握生物发育的基本原理和过程。
本文将通过分析性论述的方式,举例说明具体的操作方法,分析性循序推理论点,并给出实践导向的结论。
二、具体操作方法1. 掌握基本概念:学习生物发育生理学的第一步是掌握其基本概念。
例如,学生应理解什么是受精、胚胎发育和器官发育等基本术语。
可以通过课堂讲解、教科书阅读和课后讨论等方式来帮助学生理解这些概念。
2. 学习发育过程:学生需要了解生物体从受精到成熟的整个发育过程。
例如,他们应学习受精后胚胎的形成、器官的发育和性别的确定等过程。
在教学过程中,教师可以通过展示图表、实验观察和视频演示等方式,帮助学生深入了解这些发育过程。
3. 理解发育调控:生物发育是一个复杂的过程,需要通过一系列调控机制来控制。
学生应理解发育调控的基本原理和作用。
例如,他们应了解基因的表达调控和信号通路的调节等机制。
通过讲解实例和分析案例,教师可以帮助学生更好地理解这些调控机制。
三、分析性循序推理论点1. 发育过程是受多种因素共同作用的结果。
生物体的发育是由基因、环境和遗传等多种因素共同作用的结果。
学生应理解这些因素对发育的影响,并分析它们之间的相互关系。
例如,学生可以通过分析不同基因型的个体在不同环境中的发育差异,来进一步理解基因和环境因素的作用。
2. 发育调控是一个精确而复杂的过程。
发育调控是通过一系列精确的信号通路和调节网络来实现的。
学生应理解这些调控机制的复杂性,并学会分析其中的关键环节。
例如,学生可以通过分析信号通路中的关键调控因子和基因表达调控网络的结构,来深入理解发育调控的精确性。
3. 发育异常会导致各种疾病。
发育异常是导致各种疾病的重要原因之一。
学生应理解发育异常与疾病之间的关系,并学会分析发育异常对生物体功能的影响。
高一生物第一章笔记整理人教版高一生物第一章笔记一、走进细胞(一)从生物圈到细胞1. 生命活动离不开细胞- 单细胞生物(如草履虫、变形虫等):单个细胞就能完成各种生命活动,如运动、摄食、繁殖等。
- 多细胞生物:依赖各种分化的细胞密切合作,共同完成一系列复杂的生命活动。
例如:- 人的生殖和发育:生殖细胞(精子和卵细胞)结合成为受精卵,受精卵经过细胞分裂和分化形成胚胎,进而发育成个体。
- 反射活动:神经细胞(神经元)接受刺激产生兴奋,并传导兴奋,肌肉细胞在神经细胞的支配下收缩舒张,完成反射。
- 病毒:没有细胞结构,必须寄生在活细胞中才能生存。
例如,噬菌体寄生在细菌细胞内,艾滋病病毒(HIV)寄生在人体的T淋巴细胞中。
2. 生命系统的结构层次- 细胞:是生物体结构和功能的基本单位。
- 组织:由形态相似、结构和功能相同的细胞联合在一起形成的细胞群。
如动物的肌肉组织、植物的保护组织等。
- 器官:不同的组织按照一定的次序结合在一起构成器官。
如动物的心脏、植物的叶等。
- 系统:能够共同完成一种或几种生理功能的多个器官按照一定的次序组合在一起。
如动物的消化系统、呼吸系统等,植物没有系统这一层次。
- 个体:由各种器官或系统协调配合共同完成复杂的生命活动的生物。
单细胞生物既是细胞层次又是个体层次。
- 种群:在一定的自然区域内,同种生物的所有个体是一个种群。
例如,一个池塘里的所有鲤鱼。
- 群落:在一定的自然区域内,所有的种群组成一个群落。
例如,一个池塘里的所有生物(鱼、虾、水草、微生物等)。
- 生态系统:生物群落与它的无机环境相互作用而形成的统一整体。
如一个池塘。
- 生物圈:地球上所有的生物和它们的无机环境的总和,是最大的生命系统。
(二)细胞的多样性和统一性1. 观察细胞——显微镜的使用- 低倍镜的使用:- 取镜与安放:右手握住镜臂,左手托住镜座,将显微镜放在实验台偏左的位置,安装好目镜和物镜。
- 对光:转动转换器,使低倍物镜对准通光孔,调节光圈和反光镜,使视野明亮。
人教版2023初中生物七年级上册第二单元生物体的结构层次知识汇总笔记单选题1、用显微镜观察自己制作的临时装片时,当看到模糊的状态①后,要想进一步调节为清晰的状态②,一般情况下正确的操作是A.换用高倍物镜B.调节细准焦螺旋C.用擦镜纸擦拭镜头D.调节反光镜答案:B分析:显微镜的结构:高倍物镜可以放大物像,擦镜纸用来擦拭镜头,反光镜可以调节视野明暗,细准焦螺旋可以小幅度的升降镜筒,可以精细调焦,能够使物像变得更加清晰,故选B。
2、月季是一种常见花卉,其花瓣细胞生命活动的控制中心是()A.细胞壁B.细胞膜C.细胞质D.细胞核答案:D分析:生物体结构和功能的基本单位是细胞,细胞核是细胞生命活动的控制中心。
A.细胞壁对细胞只起支持和保护作用,A不符合题意。
B.细胞膜具有保护细胞内部结构,具有控制物质进出的作用,B不符合题意。
C.细胞质促进细胞内、外的物质交换,C不符合题意。
D.细胞核含有遗传物质,细胞的控制中心是细胞核。
花瓣细胞生命活动的控制中心是细胞核,D符合题意。
故选D。
3、下列有关显微镜操作的叙述,正确的是()A.用左眼注视目镜内,右眼闭上或用手遮挡B.若将左上方的物像移向视野中央,应向左上方移动标本C.下降镜筒时,眼睛注视目镜内的物像D.转换高倍镜时,为使物像更清晰,需转动粗准焦螺旋答案:B分析:显微镜的使用包括:取镜和安放、对光、安放玻片、观察和整理等步骤。
A.在观察时,左眼注视目镜,右眼睁开,转动反光镜,直到看到一个明亮的视野为止,这样便于用右手做记录,A错误。
B.我们在显微镜下看到的物像是上下左右均颠倒的物像,所以我们移动玻片标本时,标本移动的方向正好与物像移动的方向相反。
物像在视野的偏左上方,向左上方移动装片,物像会向右下方移动到视野的中央,B正确。
C.下降镜筒时眼睛应看着物镜,以免物镜压碎玻片标本,而不是看着目镜内的物像,C错误。
D.转换高倍物镜后,为使物像更清晰,需转动细准焦螺旋,D错误。
《发育生物学》课程笔记第一章:发育生物学的概述一、发育生物学的定义和研究范围1. 定义:发育生物学是生物学的一个分支,它专注于研究生物体从单个细胞(通常是受精卵)开始,经过细胞分裂、分化、形态发生、组织形成和器官发育等过程,最终形成成熟个体的全部生物学过程。
2. 研究范围:- 细胞层面的发育:包括细胞周期、细胞分裂、细胞命运决定、细胞迁移等。
- 分子层面的发育:涉及基因表达调控、信号转导途径、转录因子和网络调控等。
- 形态发生和器官形成:研究生物体的形态变化、轴的形成、器官原基的诱导和分化等。
- 发育过程中的遗传和环境因素:探讨遗传变异、表观遗传学、环境因素如何影响发育过程。
- 发育异常和疾病:研究发育过程中的异常如何导致疾病和畸形。
二、发育生物学的发展历程1. 早期探索(17世纪- 19世纪):- 显微镜的发明使得科学家能够观察胚胎的早期发育。
- 卡尔·冯·林奈(Carl Linnaeus)和卡尔·恩斯特·冯·贝尔(Karl Ernst von Baer)等人的工作奠定了胚胎学的基础。
2. 胚胎学时期(19世纪末- 20世纪初):- 柏拉图生物学假说和重演论(Recapitulation theory)的提出。
- 奥古斯特·魏斯曼(August Weismann)提出了种质论,区分了体细胞和生殖细胞。
3. 细胞和分子生物学时期(20世纪中叶- 至今):- 发现DNA双螺旋结构,开启了分子生物学时代。
- 发育遗传学的发展,如同源框(homeobox)基因的发现。
- 克隆技术的应用,如克隆羊多莉(Dolly)的诞生。
三、发育生物学与其他学科的关系1. 与胚胎学的关系:- 发育生物学是胚胎学的延伸,两者都关注生物体的早期发育,但发育生物学更侧重于分子和细胞机制。
2. 与遗传学的关系:- 遗传学提供了理解发育过程中基因如何传递和表达的基础。
- 发育遗传学领域的研究揭示了基因如何控制发育过程。
大一下册生物发育生理机制课程笔记一、引言生物发育生理机制是生物学中的重要内容之一,它研究了生物个体从受精卵到成熟个体的发育过程以及其中的生理机制。
对于大一的生物学学生而言,学习生物发育生理机制课程是打开生物学大门的一把钥匙,它帮助学生理解生命的起源、进化以及个体的生长和发育过程。
本篇文章将着重讨论如何有效地学习和理解生物发育生理机制课程,并提供一些具体的操作方法和分析性论述,旨在帮助学生更好地掌握这门课程。
二、具体操作方法1. 注重课堂笔记课堂笔记是学生学习的重要工具,通过记录老师讲解的重点内容和关键信息,可以帮助学生回顾和巩固所学知识。
在生物发育生理机制课程中,学生应该注重记录实验结果、重要概念、理论模型以及相关的实例。
这些内容将有助于学生理解发育生理机制的基本原理和相关机制。
2. 多做思考题和例题通过多做思考题和例题,学生可以加深对课程内容的理解,并提高解决问题的能力。
在生物发育生理机制课程中,学生可以关注一些具体的问题,比如胚胎发育过程中的信号传导、细胞命运决定等。
通过解答这些问题,学生可以更好地理解胚胎发育过程中的细胞和分子机制。
3. 阅读相关文献和科研论文阅读相关文献和科研论文是学习生物发育生理机制课程的重要方法之一。
通过阅读文献,学生可以了解最新的研究进展和学术观点,同时也可以了解科学研究的思路和方法。
在阅读文献时,学生可以关注一些经典的实验结果和理论模型,比如多能干细胞的发现和应用,以及信号传导通路的研究等。
三、分析性循序推理论点1. 生物发育生理机制是多种细胞和分子机制的综合作用。
生物发育生理机制涉及到多种细胞和分子机制的协同作用,包括细胞增殖、细胞分化、细胞迁移、信号传导等。
这些机制相互作用,构建了生物发育的复杂过程。
举例来说,胚胎发育过程中,细胞的分化和迁移是通过细胞信号传导通路的调控实现的。
因此,要全面理解生物发育生理机制,需要从细胞和分子机制的角度进行分析。
2. 细胞命运决定是生物发育生理机制的关键环节。
系统发育名词解释系统发育学是一门研究生物物种之间亲缘关系的学科,通过比较不同物种之间的形态、生理、生态、分子等方面的差异,建立物种之间的系统发育树,从而探究它们的演化历史和分类关系。
在系统发育学中,有许多专业术语,下面我们将对其中的一些名词进行解释。
1. 系统发育树系统发育树是系统发育学的核心概念,它是一种图形表示物种之间亲缘关系的工具。
系统发育树的分支代表着物种的演化历史,分支越长代表演化时间越长,分支越短代表演化时间越短。
系统发育树可以用来研究物种之间的分类关系和演化历史,也可以用来预测物种的进化方向和生态适应性。
2. 同源性同源性是指两个或多个物种之间的相似性是由于它们在共同祖先中所拥有的相同基因所导致的。
同源性是系统发育学中一个重要的概念,因为它可以用来判断物种之间的亲缘关系。
同源性可以通过比较物种之间的DNA序列、蛋白质序列、形态和生理特征等方面来确定。
3. 异源性异源性是指两个或多个物种之间的相似性是由于它们在不同的祖先中所独立演化所导致的。
异源性是系统发育学中一个重要的概念,因为它可以用来判断物种之间的进化历史和分类关系。
异源性可以通过比较物种之间的DNA序列、蛋白质序列、形态和生理特征等方面来确定。
4. 分子钟分子钟是一种用来估算物种之间进化时间的工具。
分子钟原理是基于分子序列的演化速度是相对稳定的,因此可以通过比较不同物种之间的分子序列差异,来推算它们的进化时间。
分子钟可以用来研究物种之间的进化速度和演化历史,也可以用来预测物种的进化方向和生态适应性。
5. 系统分类学系统分类学是一门研究生物分类关系的学科,它通过比较不同物种之间的形态、生理、生态、分子等方面的差异,建立物种之间的分类关系。
系统分类学的目的是为了更好地了解生物多样性和生态系统的演化历史和分类关系,为生物分类和保护提供科学依据。
6. 系统发育学家系统发育学家是从事系统发育学研究的科学家,他们利用不同的方法和技术,比如形态学、生理学、生态学、分子生物学等,来研究物种之间的亲缘关系和进化历史。
系统发育独立差异的例子系统发育是生物学中的一个重要概念,它描述了生物种群和物种之间的进化关系。
系统发育研究的是物种之间的共同祖先和进化关系的分支图。
下面将列举一些以系统发育为基础的研究领域或例子,来展示系统发育在不同领域的应用。
1. 草莓的系统发育:草莓是一种常见的水果,由于在自然界中存在着多个种类和品种的草莓,因此研究者通过系统发育的方法来揭示不同草莓的进化关系。
通过对草莓的DNA序列进行比较和分析,可以建立起草莓的系统发育树,从而了解不同种类和品种的草莓之间的遗传关系和进化历史。
2. 鸟类的系统发育:鸟类是一类非常丰富多样的动物群体,研究者通过对鸟类的形态特征、行为和遗传信息进行分析,建立起了鸟类的系统发育树。
这个系统发育树揭示了不同鸟类之间的进化关系和亲缘关系,帮助我们了解鸟类的进化历史和分类学。
3. 植物的系统发育:植物是地球上最为丰富的生物群体之一,研究者通过对植物的形态特征、细胞结构和基因组进行分析,建立起了植物的系统发育树。
这个系统发育树帮助我们了解植物的进化关系、分类学和物种多样性。
4. 病毒的系统发育:病毒是一类微小的病原体,研究者通过对病毒的基因组进行分析,建立起了病毒的系统发育树。
这个系统发育树帮助我们了解不同病毒之间的进化关系和传播途径,对疾病的预防和治疗具有重要意义。
5. 动物的系统发育:除了鸟类和昆虫,其他的动物群体也可以通过系统发育的方法来进行研究。
例如,通过对哺乳动物的基因组进行分析,可以建立起哺乳动物的系统发育树,帮助我们了解哺乳动物的进化关系和分类学。
6. 昆虫的系统发育:昆虫是地球上最为丰富多样的动物群体之一,研究者通过对昆虫的形态特征、遗传信息和行为进行分析,建立起了昆虫的系统发育树。
这个系统发育树帮助我们了解不同昆虫之间的进化关系和分类学。
7. 细菌的系统发育:细菌是一类微小的单细胞生物,研究者通过对细菌的基因组和代谢途径进行分析,建立起了细菌的系统发育树。
系统发育树规律
《神奇的系统发育树规律》
嘿呀,咱今天来说说这个系统发育树规律。
这东西听起来好像很玄乎,其实啊,就跟咱生活里的一些事儿特别像。
就说有一次我去逛动物园吧。
我在那猴山前面站着,看着那些猴子在那上蹿下跳的。
我就发现啊,有的小猴子长得特别像大猴子,那动作、那神态,简直一模一样。
这就好像系统发育树里的那些物种,它们之间有着一脉相承的关系呀。
你看那些小猴子,它们从大猴子那里学来了各种本领,慢慢地成长。
就像系统发育树中,一个物种是从另一个物种逐渐演变发展过来的。
而且呢,不同的猴子还有不同的特点,有的特别机灵,有的就比较憨厚。
这不就跟系统发育树里不同的分支有着各自独特的特征一样嘛。
我在那看了半天猴子,越看越觉得这和系统发育树规律太像啦。
原来在这看似平常的动物园里,都藏着这么神奇的规律呢。
所以啊,这系统发育树规律可真不是啥遥不可及的东西,它就在我们身边的点点滴滴里呢。
以后再看到类似的场景,我肯定还会想起这神奇的系统发育树规律呀!哈哈!。
发育生物学重点知识点第一章发育生物学研究内容和发育的基本过程个体发育:受精卵--------成熟个体系统发育:同一起源的生物种群系统发生过程发育生物学:应用现代生物学技术,从细胞水平和分子水平上研究生物发育机制的科学。
要紧任务:研究遗传程序和调控机制发育个体发育的基本规律:胚前发育(受精——原肠形成),胚胎发育,胚后发育个体发育具有严格的时空特征要紧任务:有机体全部细胞产生并组织成结构保证世代交替和生命的延续亚里士多德提出先成论:生物个体胚胎预先存在于胚胎中,各个部分随着胚胎的发育而长大。
精原论:胚胎预先存在于精子中卵原论:胚胎预先存在于卵子中后成论:胚胎发育过程中,各种结构式逐渐形成的。
比较胚胎学冯贝尔法则:所有脊椎动物在经过一具很相近的早期胚胎之后,才发生发育途径的分化,胚胎开始依次具有各纲、目属的特征。
Weisman提出了繁殖质论,Hertwig提出了受精论实验胚胎学19世纪末到20世纪初,胚胎学发张为用实验手段探究发育原理和细胞之间的相互关系,探究单细胞合子是怎么分化产生别同形态功能的组织细胞。
分子胚胎学利用分子生物学的办法,从分子水平阐明发育机制。
模式生物海胆:大量的精子卵子,卵子小且透明,胚胎发育持续时刻短,世代周期长果蝇:个体小,易于培养,乱子大,易于观看原位杂交技术:核酸分子杂交技术,经过检测某一特定mRNA在组织或胚胎中的分布胚胎干细胞:早期胚胎分离出来的一类细胞,体外培养无限生殖,自我更新,多向分化。
第二章繁殖质:定位于卵质特别区域的一类特化的胞质决定因子,要紧有RNA和蛋白质组成,决定PGC的形成和发育。
精子形成的任务:单倍体配子,为受精的预备精子变态:①鞭毛形成②顶体形成③细胞质的其他变化④鱼精蛋白代替组蛋白精子与支持细胞:支持、营养生精细胞参与调节精子发生周期胞质运动使精子推向官腔分解汲取精子残余物。
卵子形成:启动维持早期胚胎代谢和发育卵黄的化学组成:蛋白质、磷脂,少量中性脂肪卵黄作用:供应胚胎的能量和物质合成原料于卵细胞质分布、卵细胞极性产生、细胞分化紧密均黄卵:文昌鱼、海胆、哺乳类端黄卵:鱼类、鸟类、爬行类中黄卵:昆虫(果蝇)软体动物极体几乎别含细胞质卵子发育同步性:仅限于卵原时期滤泡细胞作用:为卵母细胞提供营养物质,分泌固醇类激素,参与精子调节,形成卵外卵膜初级卵膜:卵细胞本身分泌的物质形成次级卵膜:滤泡细胞分泌的物质三级卵膜:输卵管和繁殖附属器官分泌形成第三章受精:两性繁殖细胞结合形成具备双亲遗传潜能的受精卵的过程,是新生命的开端受精时雌性繁殖细胞减一前:蛔虫减二中:脊椎类,文昌鱼完成:海胆受精的任务:将父母的基因遗传给后代激活卵子,启动个体发育受精过程:①精子卵子的接触与识不物种特异性精子吸引,精子激活肽(特异性趋化因子)精子附着—物种特异性结合精子顶体中有结合素,卵膜上油结合素手提②精子与卵子的融合③卵的激活④精卵遗传物质的融合顶体反应:受精时,精子与卵外胶膜接触,引起精子顶体发生胞吐作用,释放的蛋白水解酶和产生的顶体突起共同作用,从而使精子穿过卵外胶膜与卵黄膜直截了当接合。
PAML与 Branch model ——以灵长目动物溶菌酶编码基因适应性进化分析为例解读Branch Model1.什么是Branch model?Branch model是PAML软件CODEML程序中通过likelihood ratio test (LRT)进行不同支系间(lineages)适应性进化检测的一种模型。
该模型通过限制(constraint)系统发育树中不同分支上的omega(dN/dS)值的异同,并对不同的限制进行显著性分析(PAML软件中的Chi2程序),进而得到较为可靠地分析结果。
在该法提出之前,不少学者通过简约法(parsimony method)或者似然法(likelihood method)先重建祖先序列(ancestral sequence),然后通过对构建的祖先序列的omega值估算进而预测不同支系的适应性进化特征。
诸如Prof. Messier等对于灵长目动物溶菌酶的分析便是如此。
Prof.Yang认为,从统计学的角度而言,这种将预测的数据当做真实观测数据的分析理念存在一定的随机误差(random errors)和系统误差(systematic errors), 本身并不是一种严谨的统计学方法。
Prof.Yang 所提出的Branch model巧妙地避开了直接利用ancestral sequence进行支系间适应性进化检测的流程,而是通过平均统计每一个节点(each node)中可能的ancestral sequence,根据其相对发生似然率(relative likelihoods of occurance)进行加权分析。
此外,Branch model还考虑到了(take into account)密码子转移/颠换速率偏差(transition/transversion rate bias)和非均匀密码子(nonuniform condon usage)这些与omega值计算有着显著关系的影响因素。
2.Branch model中存在哪些假设模型,在CODEML程序的control file文本中如何选择?Branch model主要是对系统发育树中的不同支系的omega值的异质性进行界定,主要的model有:one-ratio model,即系统发育树中所有支系的omega 值是相等的;free-ratio model,该模型指的是系统发育树中所有支系的omega值是不相等的。
这两个假设是不同支系omega取值的两个极限。
此外,还可以设定前景枝(foreground clade),假定其与其余支系(又称背景枝 background clade)的omega值不同。
前景枝可以根据需要设置多个。
在control file中,Model=0 表示one-ratio model, Model=1表示free-ratio model. Model=2表示系统发育树中不同omega值得个数,其中所选择前景枝的个数为(n-1)。
值得注意的是,当设置Model=2,3,……,n时,需要在tree file中标记所要设置的前景枝,可以标记一个,也可以标记多个。
树标记格式如下所示:((1, 2), 3) #1, 4, 5); 该tree file表示Clade 1,2 and 3为前景枝,其对应的omega值为ω1(用#1表示),其余Clade为背景枝,对应的omega值为ω0(用#0指定,但在PAMl软件中,#0为默认值,故不需要在树中注明)。
在result file mlc 文件中,我们可以得到两个不同的omega值。
3.通过Branch Model 可以得到什么样的结论?3.1不同支系间的omega值是否显著不同这主要通过比较one-ratio Model 和free-ratio Model对应的likelihood values的差异进行说明。
3.2 前景枝和背景枝的omega是否显著不同这主要通过比较one-ratio Model和two-ratio Model的likelihood values 进行说明。
3.3 前景枝的omega值是否显著大于1(greater than one)这主要通过比较two-ratio Model中存在与不存在ω1<1这一约束的两种情况下所对应的likelihood values进行说明。
4. 如何对不同Model 的差异性进行比较?该比较主要在PAML软件Chi2程序中进行,首先在mlc文件中查找不同Model所对应的likelihood values并计算不同Model likelihood 差值绝对值的两倍,即2△l=|l1-l2|。
打开Chi2程序,界面如图1所示。
图1 Chi2程序主界面Fig1 The main of Chi2 program通过上图查询df=10时,2△l值所对应的显著性水平,小于等于0.05时,被认为是存在显著性差异的, 如图1中绿色框所标注。
注:该法与(/archives/172)网站中所述方法有异(将df值与2△l值输入程序中,回车查看显著性水平),但网站中是在Linux平台下操作,而本法是在windows平台下操作。
另外,在Chi 程序的windows 版本中并未发现任何输入的光标。
5.Prof.Yang 对灵长目动物溶菌酶不同支系的适应性进化分析5.1数据和方法(Data and methods )5.1.1数据(Data )本文所涉及的数据主要分为两部分内容,首先是大数据集(large dataset ),这主要包括Prof.Messier 分析的24条灵长目动物溶菌酶编码基因中有显著不同的19条序列(Distinctsequence ),其系统发育树如图2所示。
图2 Prof.Yang 所分析的灵长目溶菌酶系统发育树Fig2.Phylogeny of the primate lysozyme analyzed by Prof. Yang 在图2中,Branch h 和Branch c 是本文分析是所选取的前景枝(foreground clade )。
文中这两个前景枝的选取是根据Prof.Messier 于1997年的研究结果。
0.02叶猴 新大陆猴小数据集包括7条序列,其来源是从图2中四个分支中各挑选出几条具有代表性的序列,重新进行分析,其系统发育树如图3所示。
图3 从图2挑选出来的四个分支代表序列的系统发育分析Fig3 Phylogeny of a subset of seven primate lysozyme selected from those of Fig 1. to representthe four major groups of species.Prof.Yang认为,对于这种大数据集和代表性的小数据集的分析比较能够之时取样方法对于所得结果的一个敏感度。
(原文:Differences between the analyses of the two data sets will give us an indication of the sensitively of the results to species sampling.)5.1.2方法(Methods )第一,对小数据集control file文件的解读图4 溶菌酶小数据集的control fileFig 4 The control file of lysozyme small dataset在图4中,seqfile,treefile 和outfile 分别指代的是分析所用的序列文件,树文件以及主要结果输出文件。
Noisy命令控制屏幕中输出文件的数量,一般取值为9;Verbose命令控制文件中输出结果的数量;Runmode命令控制是否使用树文件,常见的值有0, 1, 2, 3, -2等,常见取值为0,表示从树文件中获取树的拓扑结构,-2是pairwise alignment的命令,若选择runmode=-2,则不需要输入树文件。
Seqtype命令是指代输入系列文件的类型,可取值是1 ,2, 3,seqtype=1表示序列文件为condons sequence,seqtype=2表示序列文件为amino acidsequence,seqtype=3表示序列文件为通过condons sequence 翻译得到的amino acid sequence;CodonFreq命令是指定密码子使用频率模型的类型,其所取数值0,1,2,3分别代表不同的密码子使用频率模型。
一般取值为CondonFreq=2, 有人对不同CondonFreq的取值进行了比较,发现CondonFreq=1和CondonFreq=2并未有显著性的差别。
Clock命令用来指代不同支系间的速率(指的是什么速率?)是恒定的还是变化的(原文:clock specifies models concerning rate constancy or variation among lineages)。
可取的值有0,1,2 和3,其中0表示支系与支系之间的速率是不断变化的;1表示所有支系的速率相同;2表示系统发育树中大多树支系的速率是相同的,只有少部分特意指定的支系速率不同;3用于对多个基因或者多分区数据进行联合分析时所选取的参数。
Runmode =1 or 2时,tree file必须是rooted tree。
在常见的分析中,clock=0的命令居多。
Model命令主要是对系统发育树中不同支系的omega值进行限定。
可取值有0,1,2。
0表示系统发育树所有支系均有相同的omega值,1表示omega值是自由的,不同支系间各不相同。
2表示指定的前景枝和背景枝之间的omega值不同,一般而言,有n个前景枝,便有n+1个omega值。
对于Branch Model,一般选择Model=2,但在该模式下,需要对树文件进行前景支的定义。
另外,对于小数据集的Branch Model分析还可以选择Model=1,但由于Model=1所涉及的参数数量较多,不建议对大数据集进行Model=1的分析。
NSsites是在Site Model和Branch-site Model中进行设置的参数,在Branch Model中一般设置为0。
icode用来指定遗传密码子的类型, 可取值有0——10 共11个数字,0表示通用密码子,也是最为常见的一个设置。
该命令主要根据所分析的序列来源进行具体的设置。
fix_kappa命令用来指代K80,F84和HKY85中的kappa值是一个固定值还是根据数据进行迭代分析得到的。
Fix_kappa=1表示kappa值是一个固定值。